一种带有水冷壁加翅片管组结构的辐射废锅的制作方法

本申请涉及煤气化生产设备技术领域，尤其涉及一种带有水冷壁加翅片管组结构的辐射废锅。

背景技术：

目前，国内主流现代煤气化市场是气流床气化技术，应用较多的有干煤粉的壳牌气化炉、西门子气化炉、航天炉、神宁炉以及水煤浆的清华炉、德士古、多元料浆、晋华炉、多喷嘴等气化技术。现有汽化技术的共同特点是将煤粉、氧气和水蒸气通过加压泵输送至气化炉内，并发生强放热反应生成1200℃至1700℃的高温合成气和熔融态废渣，通过冷却流程降温至220℃左右，再进入后续工艺处理流程。

根据合成气传热方式的不同，冷却流程主要有激冷流程、全废锅流程和半废锅流程。激冷流程虽然具有投资低、操作维护简单的优势，但是，激冷流程煤气化技术存在能源利用率低、水耗高的缺点。因此，废锅流程逐渐成为大力发展的对象。虽然国内有多种形式废锅热量回收技术，但是由于结构设计上存在不同程度的缺陷，仍然存在热量回收率低、易堵渣、运行周期不稳定等问题，导致气化反应无法达到设计预期。例如，现有辐射废锅段采用双层水冷壁加辐射屏结构，或者采用水冷壁加多层螺旋盘管的结构。但是上述结构制造成本高，设备投资大，易堵渣积灰，由于结构复杂令设备长周期运行稳定性相对较差，运行维护成本较高。而且一旦中间层水冷壁传热恶化导致爆管，将无法进行维修更换，只能对该层水冷壁管进行前后堵管，导致水循环流量会重新分配，水动力性能也会偏离设计工况，进而可能导致系统传热恶化。

技术实现要素：

本申请提供了一种带有水冷壁加翅片管组结构的辐射废锅，以解决现有废锅结构复杂、热量回收率低以及难以维护的问题。

本申请提供了一种带有水冷壁加翅片管组结构的辐射废锅，所述辐射废锅包括：压力壳体、循环水引入管、水冷壁进口环形集箱、翅片管进口集箱、筒形水冷壁、小翅片管组、支撑装置、翅片管出口集箱、水冷壁出口环形集箱、蒸汽引出管、跳管、穿孔锻板和大翅片管组；

所述筒形水冷壁套设于所述压力壳体的内部，且所述筒形水冷壁的径向截面为圆形；

所述水冷壁进口环形集箱与所述水冷壁出口环形集箱分别设置于所述筒形水冷壁的下端与上端；

所述小翅片管组和所述大翅片管组均靠近所述筒形水冷壁，且沿轴向设置于所述筒形水冷壁的内部；

所述小翅片管组与所述大翅片管组的上、下端均穿过所述筒形水冷壁，且上、下穿出端分别与所述翅片管出口集箱和所述翅片管进口集箱焊接固定；且所述小翅片管组与所述大翅片管组穿孔一端由靠近所述压力壳体的所述跳管引出；

所述穿孔锻板焊接于所述筒形水冷壁上，且套设于所述小翅片管组与所述大翅片管组内的各管子上；

所述小翅片管组和所述大翅片管组在同一平面穿插相间排布；

所述循环水引入管固定于所述压力壳体的内部，且与所述水冷壁进口环形集箱相连接；

所述蒸汽引出管从所述水冷壁出口环形集箱的上部引出；

所述翅片管出口集箱的下端设有所述支撑装置，且所述支撑装置固定于所述压力壳体的内壁上。

可选地，所述辐射废锅还包括：连接管线和第一加强管接头；

所述筒形水冷壁通过所述第一加强管接头固定于所述水冷壁进口环形集箱与所述水冷壁出口环形集箱上；

所述小翅片管组与所述大翅片管组的上、下端均通过所述连接管线和所述第一加强管接头分别与所述翅片管出口集箱和所述翅片管进口集箱固定连接；

所述连接管线采用弯管结构。

可选地，所述小翅片管组与所述大翅片管组均采用双面受热结构。

可选地，所述小翅片管组和所述大翅片管组均采用直管带鳍片结构。

可选地，所述辐射废锅还包括：振打装置；

所述振打装置穿过所述压力壳体，且对应设置于所述筒形水冷壁的底端外部；所述筒形水冷壁与所述振打装置相贴近。

可选地，所述辐射废锅还包括：导向装置；

所述水冷壁进口环形集箱与所述水冷壁出口环形集箱均采用环形结构；

所述水冷壁进口环形集箱与所述水冷壁出口环形集箱与所述压力壳体的内壁之间通过所述导向装置滑动连接；

所述导向装置在所述水冷壁进口环形集箱与所述水冷壁出口环形集箱与所述压力壳体的内壁之间均匀分布。

可选地，所述辐射废锅还包括：于所述筒形水冷壁的外侧沿轴向设置多组环向抱箍装置。

可选地，所述小翅片管组与所述大翅片管组靠近所述翅片管进口集箱的一端向所述筒形水冷壁的轴线方向弯曲。

可选地，所述水冷壁进口环形集箱与所述水冷壁出口环形集箱均通过连接件、30°弯头及第二加强管接头分别与所述翅片管进口集箱和所述翅片管出口集箱固定连接。

可选地，所述筒形水冷壁、所述小翅片管组与所述大翅片管组中相邻管子之间通过鳍片板密封连接。

由以上技术可知，本申请提供了一种带有水冷壁加翅片管组结构的辐射废锅，操作时，高温合成气与高温熔融状态的灰/渣进入筒形水冷壁及大、小翅片管组。低温水从循环水引入管进入水冷壁加翅片管组对高温合成气与高温熔融状态的灰/渣冷却降温，在热交换过程中产生的蒸汽由蒸汽引出管引出。本申请提供一种简单结构，通过单层筒形水冷壁配合间隔分布的大、小翅片管组，对高温介质进行降温，而且通过各大、小翅片管组与翅片管进、出口集箱及筒形水冷壁之间的有效支撑与固定，进而提供一种结构简单稳定、成本低、易于维护，且运行过程不易堵渣积灰，有效提高换热效率的辐射废锅。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种带有水冷壁翅片管组结构的辐射废锅的结构示意图；

图2为本申请提供的沿A方向的横截面结构示意图。

图示说明：

其中，1-压力壳体，2-循环水引入管，3-水冷壁进口环形集箱，4-翅片管进口集箱，5-筒形水冷壁，6-小翅片管组，7-支撑装置，8-翅片管出口集箱，9-水冷壁出口环形集箱，10-蒸汽引出管，11-90°标准弯头，12-第一加强管接头，13-跳管，14-穿孔锻板，15-大翅片管组，16-环向抱箍装置，17-振打装置，18-连接件，19-30°弯头，20-第二加强管接头，21-导向装置，22-连接管线，23-鳍片板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2。

本申请提供了一种带有水冷壁加翅片管组结构的辐射废锅，所述辐射废锅包括：压力壳体1、循环水引入管2、水冷壁进口环形集箱3、翅片管进口集箱4、筒形水冷壁5、小翅片管组6、支撑装置7、翅片管出口集箱8、水冷壁出口环形集箱9、蒸汽引出管10、跳管13、穿孔锻板14和大翅片管组15；

所述筒形水冷壁5套设于所述压力壳体1的内部，且所述筒形水冷壁5的径向截面为圆形；

所述水冷壁进口环形集箱3与所述水冷壁出口环形集箱9分别设置于所述筒形水冷壁5的下端与上端；

所述小翅片管组6和所述大翅片管组15均靠近所述筒形水冷壁5，且沿轴向设置于所述筒形水冷壁5的内部；

所述小翅片管组6与所述大翅片管组15的上、下端均穿过所述筒形水冷壁5，且上、下穿出端分别与所述翅片管出口集箱8和所述翅片管进口集箱4焊接固定；且所述小翅片管组6与所述大翅片管组15穿孔一端由靠近所述压力壳体1的所述跳管13引出；

所述穿孔锻板14焊接于所述筒形水冷壁5上，且套设于所述小翅片管组6与所述大翅片管组15内的各管子上；

所述小翅片管组6和所述大翅片管组15在同一平面穿插相间排布；

所述循环水引入管2固定于所述压力壳体1的内部，且与所述水冷壁进口环形集箱3相连接；

所述蒸汽引出管10从所述水冷壁出口环形集箱9的上部引出；

所述翅片管出口集箱8的下端设有所述支撑装置7，且所述支撑装置7固定于所述压力壳体1的内壁上。

由以上技术可知，本申请实施例提供了一种带有水冷壁加翅片管组结构的辐射废锅，操作时，高温合成气与高温熔融状态的灰/渣进入筒形水冷壁5及大、小翅片管组。低温饱和水从循环水引入管2进入筒形水冷壁5及大、小翅片管组对高温合成气与高温熔融状态的灰/渣冷却降温，在热交换过程中产生的蒸汽由蒸汽引出管10引出。本申请实施例提供一种简单结构，通过单层筒形水冷壁5配合间隔分布的大、小翅片管组，对高温合成气进行降温，而且通过各大、小翅片管组与翅片管进、出口集箱及筒形水冷壁5之间的有效支撑与固定，进而提供一种稳定结构。而且本申请实施例采用的筒形水冷壁5、大、小翅片管组加工和焊接工艺简单可靠，如果在工业运行中，由于操作失误或其他原因导致偏烧等传热恶化，甚至爆管等问题时，维护人员能够轻易进入废锅内，对结构进行修补和更换，可见，本申请实施例提供的辐射废锅成本低、易于维护，且运行过程不易堵渣积灰，能够有效提高换热效率。

其中，水冷壁出口环形集箱9通过第二加强管接头20和90°标准弯头11与蒸汽引出管10相连接。

其中，筒形水冷壁5上因穿孔锻板14而影响到的管子通过跳管13及锻制弯头向靠近压力壳体1侧跳管引出。

其中，筒形水冷壁5与大、小翅片管组中单根管的长度近似相等，且均从同一个水冷壁进口环形集箱3引入，从同一个水冷壁出口环形集箱9引出，能够有效保证水循环性能。

优选地，为了满足换热效率，筒形水冷壁5和大、小翅片管组可以根据需要选用同种或者不同材料，同时，大、小翅片管组底部弯管能够充分吸收因不同材料和不同热流密度引起的热膨胀差。同时，大、小翅片管组的组数与组内的管子个数均可以根据实际需要调整。其中，大翅片管组15内可布置7-11根管子，小翅片管组6内可布置4-8根管子；而大、小翅片管组均可分别布置6-10组，大、小翅片管组无论是管子数量还是组数均不宜过多，否则不仅增加制造成本，而且增加维护难度。同时，每个翅片管进口集箱4和每个翅片管出口集箱8限定连接3-5组小翅片管组6和/或大翅片管组15，以防连接组数过多，无法起到良好分配高温介质的效果。

同样，可以选择在本实施例提供的筒形水冷壁5、大、小翅片管组等结构的下部增设一个整体与本实施例提供的结构相同的结构，从而合成一个新的上下两段式辐射废锅结构，可以更好地适应不同煤种、不同温度工况的辐射换热。

为了提高水冷壁进、出口环形集箱与筒形水冷壁5之间，大、小翅片管组与翅片管进、出口集箱之间的结构稳定性，所述辐射废锅还包括：连接管线22和第一加强管接头12；所述筒形水冷壁5通过所述第一加强管接头12固定于所述水冷壁进口环形集箱3与所述水冷壁出口环形集箱9上；所述小翅片管组6与所述大翅片管组15的上、下端均通过所述连接管线22和所述第一加强管接头12分别与所述翅片管出口集箱8和所述翅片管进口集箱4固定连接。

所述连接管线22采用弯管结构，具有一定的柔性，能够充分吸收大、小翅片管组与翅片管进口集箱4和翅片管出口集箱8之间的热膨胀位移差。

可选地，所述小翅片管组6与所述大翅片管组15均采用双面受热结构。本申请实施例提供的双面受热大、小翅片管组结构，能够有效减小辐射废锅体积，增大吸热量，令换热效率更高，可应用于更大容量机组。

可选地，所述小翅片管组6和所述大翅片管组15均采用直管带鳍片结构。相较于现有辐射废锅多层螺旋盘管等弯曲管结构，直管结构更加简单可靠，不易堵渣积灰，有利于长周期稳定运行。

为了防止大、小翅片管组底部堵渣积灰，所述辐射废锅还包括：振打装置17；所述振打装置17穿过所述压力壳体1，且对应设置于所述筒形水冷壁5的底端外部；所述筒形水冷壁5与所述振打装置17相贴近。通过周期敲击，有效防止积灰。

可选地，所述辐射废锅还包括：导向装置21；

所述水冷壁进口环形集箱3与所述水冷壁出口环形集箱9均采用环形结构；

所述水冷壁进口环形集箱3与所述水冷壁出口环形集箱9与所述压力壳体1的内壁之间通过所述导向装置21固定连接；

所述导向装置21在所述水冷壁进口环形集箱3与所述水冷壁出口环形集箱9与所述压力壳体1的内壁之间均匀分布。

通过导向装置21能够有效限制水冷壁进口环形集箱3与水冷壁出口环形集箱9在压力壳体1上的径向位移与偏转，令水冷壁进口环形集箱3与水冷壁出口环形集箱9只能随筒形水冷壁5的热膨胀位移而上下自由移动。同时，导向装置21必须均匀分布，保证水冷壁进口环形集箱3与水冷壁出口环形集箱9受力均匀，不会发生形变。

可选地，所述辐射废锅还包括：于所述筒形水冷壁5的外侧沿轴向设置多组环向抱箍装置16。

环向抱箍装置16内设有活动的环板，其不仅能够增加筒形水冷壁5的刚度，同时能够保证筒形水冷壁5在径向自由热膨胀。

可选地，所述小翅片管组6与所述大翅片管组15靠近所述翅片管进口集箱4的一端向所述筒形水冷壁5的轴线方向弯曲。这样可以实现柔性连接，以消除大、小翅片管组与筒形水冷壁5之间因为热流密度的不同或材料的不同所引起的热膨胀位移差。

可选地，所述水冷壁进口环形集箱3与所述水冷壁出口环形集箱9均通过连接件18、30°弯头19及第二加强管接头20分别与所述翅片管进口集箱4和所述翅片管出口集箱8固定连接。

可选地，所述筒形水冷壁5、所述小翅片管组6与所述大翅片管组15中相邻管子之间通过鳍片板23密封连接，进而保证筒形水冷壁5内外的密封性能良好。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。